智能化管控技術在瀝青路面施工質量預警處置中的應用

趙 瑋,葉 煒,潘 芳,葛 浩

(1.江蘇省交通工程建設局,江蘇南京 210004;2.江蘇東交工程設計顧問有限公司,江蘇南京 210000)

智能化管控技術在瀝青路面施工質量預警處置中的應用

趙 瑋1,葉 煒2,潘 芳2,葛 浩2

(1.江蘇省交通工程建設局,江蘇南京 210004;2.江蘇東交工程設計顧問有限公司,江蘇南京 210000)

針對目前瀝青路面工程建設質量管理方式落后、生產監督管理效率不高等現象,從瀝青路面管控技術原理著手,驗證了信息技術在瀝青路面施工質量預警處置中的應用效果。結合通洋高速公路工程,對施工過程中的油石比、攤鋪速度等相關指標進行評估和實時監測,提出合理有效的預警決策方案,進而達到提高瀝青路面施工質量的目的。研究結果可為其他工程實踐提供借鑒。

瀝青路面;施工質量;智能化管控技術;預警處置

0 引 言

物聯網是近年來發展最迅速的產業,2010年國內開展了將物聯網應用于工程建設質量方面的研究[1-6]。孫燁等在介紹物聯網技術定義、瀝青路面施工質量管控原理的基礎上,探討了基于物聯網技術的瀝青路面管控系統在通洋高速公路建設中的應用情況[7];雒煥常等創建了物聯網公路施工信息化管理系統,該系統采用了物聯網通信技術,將GSM和GPRS數據相結合,實現對路面溫度和車輛行駛速度的實時監控、車輛地理信息的實時采集以及數據的實時傳輸;程善剛研究了智能管控系統,結合G310贛榆段養護工程,對瀝青施工中的各個節點狀況進行量化、統計與評估。高速公路瀝青路面施工質量管控技術的應用,是對信息化技術與高速公路瀝青路面施工質量管理有效結合的良好詮釋[8-13]。通過對瀝青路面生產、施工過程進行有效管控,可準確地識別產生問題的環節,為路面綜合管理提供依據,為整改問題提供合理有效的解決方案[14]。因此,本文重點介紹智能化管控技術在通洋高速公路建設預警處置中的應用。

1 瀝青路面施工質量管控技術原理

高速公路瀝青路面施工質量管控技術主要以從瀝青混合料拌和生產到現場施工的全過程作為管理對象,運用質量動態管理的方法,采用軟、硬件結合的手段,通過改造或利用現有的各類設備,充分利用基于物聯網架構的傳感技術和基于2G和3G的傳輸技術[15-16],將瀝青混合料的生產過程、施工過程等數據信息進行實時采集并及時傳輸到服務器,動態、真實地反映工程質量,實現各方對工程質量的動態監控[17]。其中,預警機制能夠及時分析質量問題,發現波動狀況,形成追溯檔案,做到防患于未然,有效杜絕偷工減料,真正達到質量全面管理的要求[18-20]。系統的整體框架及預警原理如圖1、2所示。

圖1 管控技術整體構架

圖2 預警原理

2 預警閾值設定

高速公路瀝青路面施工質量管控技術預警閾值,是根據《江蘇省高速公路瀝青路面施工技術規范》(DB32/T1246—2008)和《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40—2004),并對建設單位、監理單

位、施工單位、檢測單位進行調研統計和分析確定的。管控系統運行時,根據采集值與閾值的偏差和參建單位的職責差別,設定初級預警、中級預警和高級預警。在出現不同級別的預警時,預警信息將實時以短信的方式通知相關人員。確定的預警閾值及預警對象見表1、2。

表1 瀝青混合料生產、施工溫度預警閾值

3 預警情況處置

3.1 工程概況

為研究和探討瀝青路面施工信息技術系統的應用效果,以通洋(南通至洋口)高速公路項目為依托工程。通洋高速公路是江蘇省“五縱、九橫、五聯”高速路網規劃的重要組成部分,是實施沿海開發戰略和促進洋口港、通州灣開發的重點交通工程。該高速公路全長約52 km,總投資32.6億元,主線路基寬28 m,全線按雙向四車道標準建設,設計時速為120 km·h-1。本項目在TY-21標進行了高速公路瀝青路面施工質量管控系統的安裝實施。

3.2 預警情況處置

在管控系統安裝應用過程中,一旦出現預警情況,應提出相應解決方案。在出現初、中級預警時,相關管理人員應及時查找預警原因并及時解決,避免重復預警情況產生;在出現高級預警時,預警參數已超出規定的最大范圍,將嚴重影響瀝青路面施工質量,需及時采取相應措施,具體處置分析舉例見表3。

表2 瀝青混合料材料誤差預警閾值及預警對象

表3 高級預警處置

3.2.1 油石比預警

(1)預警形式。在高級預警出現時,短信預警一般形式見圖3。

(2)預警情況核實驗證。在預警出現后,首先應核實驗證預警的準確性,排除管控系統預警錯誤的問題。以油石比為例,對所預警的瀝青混合料取料進行室內試驗,以核實預警油石比的真實性,詳見圖4。

圖3 短信高級預警

圖4 預警信息核實

(3)預警原因分析。在預警出現后,應及時查找預警原因。在本實例中,經調查分析,拌和樓操作手在粉罐調整過程中,出現手動控制拌和樓的情況,導致礦粉用量偏大、噴粉時間偏長,在拌和周期不變的情況下,影響了瀝青噴入時間,導致瀝青用量偏少。

技術服務組也對拌和樓油石比進行了逐盤在線檢查核實,生產配合比設計油石比為6.0%,逐盤在線檢測要求誤差為-0.3%~0.3%。9:00~10:00 am的瀝青油石比波動見圖5。因更換礦粉罐導致瀝青用量與礦粉用量波動,對比如圖6所示。

圖5 拌和樓油石比波動

圖6 拌和樓出現油石比高級預警時石料及礦粉用量波動情況

(4)預警解決方案。出現高級預警時及時處理混合料,一旦核實預警數據真實存在,為了保證瀝青路面的施工質量,應及時處理廢料,避免早期病害的產生,不能因小失大。

(5)相關建議。針對預警情況,路面技術組及時進行原因分析,并提出相關建議。

調查表明,施工預警率高的主要原因是拌和樓手動控制導致瀝青計量波動。因此,施工方需保證拌和樓操作手規范操作,減少手動控制,以保證瀝青用量穩定;同時利用拌和樓停機時間,對拌和樓進行相關設備檢修,保證拌和樓正常運行。

對被預警的瀝青混合料進行抽提試驗,結果表明,管控系統所預報的油石比與實際油石比一致,因此預警油石比能有效反應實際情況,建議施工方對管控預警數據進行及時有效處理,以保證混合料質量。

施工單位在存儲上面層待用的瀝青時,可以適當提高瀝青儲存溫度;在開始啟用新一罐瀝青時,避免瀝青溫度偏低導致噴量偏少的情況發生。

3.2.2 攤鋪速度預警

以2014年11月13日和11月15日進行上面層攤鋪為例,由管控系統平臺可以得出攤鋪溫度走勢,如圖7、8所示。

圖7 11月13日攤鋪機速度走勢

圖8 11月15日攤鋪機速度走勢

由圖7可見,11月13日進行上面層SMA-13試驗段鋪筑工作,相關人員收到了預警短信,且攤鋪機上出現蜂鳴報警。經分析,由于攤鋪機操作手對攤鋪速度控制不到位,導致了攤鋪速度整體處于偏高現象,超出了4 m·min-1的控制范圍。路面技術服務人員及時對操作手進行現場培訓,11月15日現場攤鋪時,攤鋪速度基本控制在2~4 m·min-1,有效地保證了瀝青混合料的攤鋪質量。

4 結 語

(1)若測定油石比與設計油石比偏差較大,則出現高級預警狀態,主要原因是新使用的瀝青罐內瀝青溫度偏低,瀝青流動性較差,導致瀝青給予量不足,故瀝青用量偏少。技術服務人員應及時通知施工單位對預警瀝青混合料進行及時處理。

(2)試驗路段鋪設時起初攤鋪速度偏大,這主要因為攤鋪機操作手經驗不夠。路面技術服務人員及時對操作手進行現場培訓,現階段攤鋪速度基本控制在2~4 m·min-1,有效地保證了瀝青混合料的攤鋪質量。

(3)目前,管控技術研究僅局限于施工過程中部分數據的簡單采集和預警,缺少關鍵參數采集手段、系統評價體系等。隨著工程建設對精細化、信息化的要求不斷提高,全面建立工程建設的物聯網管控平臺,對提高工程建設項目內在質量、延長工程使用壽命具有重大實際意義。

(4)通過管控技術對瀝青路面鋪筑、施工過程進行有效監控,使施工管理的模式從傳統的事后把關轉向事中控制,達到了預防為主、全程管控的效果。該系統對拌和樓瀝青用量與攤鋪速度監管的應用效果良好,后期可推廣應用于其他工程實踐。

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[責任編輯:高 甜]

Application of Intelligent Control Technology in Warning System for Construction Quality of Asphalt Pavement

ZHAO Wei1,YE Wei2,PAN Fang2,GE Hao2
(1.Jiangsu Provincial Transportation Engineering Constriction Bureau,Nanjing 210004,Jiangsu,China; 2.Jiangsu EASTTRANS Engineering Design Consultants Co.,Ltd.,Nanjing 210000,Jiangsu,China)

Given that the current management of construction quality of asphalt pavement projects is backward and the production supervision is inefficient,the application effect of information technology in the warning system for construction quality of asphalt pavement was verified by starting from the principle of asphalt pavement control technology.Combined with the project of Tongyang Expressway,the assessment and real-time monitoring of indicators such as asphaltaggregate ratio and paving speed were conducted.And in order to achieve the purpose of improving the quality of asphalt pavement construction,a reasonable and effective program for warning decision-making was put forward.The results of the study can provide reference for other engineering practice.

asphalt pavement;construction quality;intelligent control technology;warning system

U414.03

B

1000-033X(2017)07-0111-04

2017-02-01

趙 瑋(1973-),男,江蘇南通人,碩士,研究員級高工,研究方向為公路工程。